【正文】 利的條件。研究表明［ 4,15］，在 UASB啟動(dòng)階段，保持進(jìn)水堿度不低于 1000 mg/l對(duì)于顆粒污泥的培養(yǎng)和反應(yīng)器在高負(fù)荷下的良好運(yùn)行十分必要。 厭氧生物處理包括多種方法，但以升流式厭氧污泥床（ UASB）技術(shù)在啤酒廢水的治理方面應(yīng)用最為成熟。它主要由盤(pán)片、氧化槽、轉(zhuǎn)動(dòng)軸和驅(qū)動(dòng)裝置等部分組成，依靠盤(pán)片的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)廢水與盤(pán)上生物膜的接觸和充氧。 生物接觸氧化法：是在微生物固著生長(zhǎng)的同時(shí)，加以人工曝氣。 深井曝氣法：為了提高曝氣過(guò)程中氧的利用率，節(jié)省能耗，加拿大安大略省的巴利啤酒廠［ 6］、我國(guó)的上海啤酒廠和北京 五星啤酒廠［ 2］ 均采用深井曝氣法 (超深水曝氣 )處理啤酒廢水?；钚晕勰喾ㄌ幚砥【茝U水的缺點(diǎn)是動(dòng)力消耗大，處理中常出現(xiàn)污泥膨脹。以下列舉好氧和厭氧處理方法的各種工藝的處理效果及其優(yōu)缺點(diǎn)： 好氧生物處理 好氧生物處理是在氧氣充足的條件下，利用好氧微生物的生命活動(dòng)氧化啤酒廢水中的有 機(jī)物，其產(chǎn)物是二氧化碳、水及能量（釋放于水中）。目前國(guó)內(nèi)的啤酒廠工業(yè)廢水的污水處理工藝，都是以生 物化學(xué)方法為中心的處理系統(tǒng)。工業(yè)廢 水主要含糖類，醇類等有機(jī)物，有機(jī)物濃度較高，雖然無(wú)毒，但易于腐敗，排入水體要消耗大量的溶解氧，對(duì)水體環(huán)境造成嚴(yán)重危害。 2 水質(zhì)水量和處理要求 原水水質(zhì) 原水中包括生產(chǎn)污水與生活污水， 生產(chǎn)污水為其生產(chǎn)能力的 25倍，那就是 1噸 啤酒 產(chǎn)生 25噸的生產(chǎn)污水。該公司按三班制方式生產(chǎn)，每天從生產(chǎn)車(chē)間集中排出無(wú)規(guī)律排放廢水。 其生產(chǎn)過(guò)程中排放量為生產(chǎn)量的 25倍，污水含有高濃度的有機(jī)污染物，是該市的污染大戶。 第 3 頁(yè)，共 38 頁(yè) 廢水來(lái)源 由圖中可以看出，廢水主要來(lái)源有：麥芽生產(chǎn)過(guò)程的洗麥水、浸麥水、發(fā)芽降溫噴霧水、麥槽水、洗滌水、凝固物洗滌水；糖化過(guò)程的糖化、過(guò)濾洗滌水；發(fā)酵過(guò)程的發(fā)酵罐洗滌、過(guò)濾洗滌水；罐裝過(guò)程洗瓶、滅菌及破瓶啤酒；冷卻水和 成品車(chē)間洗滌水；以及工廠員工的生活用水等等。選擇較嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，廢水處理系統(tǒng)的最終排放執(zhí)行《啤酒工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（ GB198212021）一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。因此，早期啤酒廢水在進(jìn)行生物氧化處理時(shí)，通常采用生物膜法，一般可選用生物接觸氧化法。隨著改革開(kāi) 放的發(fā)展， 90年代初完整的厭氧技術(shù)也在國(guó)內(nèi)啤酒、飲料行業(yè)得到應(yīng)用。廢水進(jìn)入曝氣池后，與活性污泥（含大量的好氧微生物）混合，在人工充氧的條件下，活性污泥吸附并氧化分解廢水中的有機(jī)物，而污泥和水的分離則由沉淀池來(lái)完成。例如，珠江啤酒廠引進(jìn)比利時(shí) SBR專利技術(shù)，廢水處理時(shí)間僅需 19～ 20 h ,比普通活性污泥法縮短 10～ 11 h， CODcr的去除率也在 96%以上［ 3］。當(dāng)然，深井曝氣也有不足之處，如施工難度大，造價(jià)高 ，防滲漏技術(shù)不過(guò)關(guān)等。結(jié)果表明，當(dāng)容積負(fù)荷≤ 1 ,停留時(shí)間為 3～ 4 h時(shí)， COD和 BOD平均去除率分別達(dá)到 %和% 。它是在無(wú)氧條件下，靠厭氣細(xì)菌的作用分解有機(jī)物。此外，一定的進(jìn)水堿度也是顆粒污泥形成的必要條件，因?yàn)閰捬跎锏纳L(zhǎng)要求適當(dāng)高的堿度，例如：產(chǎn)甲烷細(xì)菌生長(zhǎng)的最適宜 pH值為 ～ 。以下列舉各種厭氧 +好氧的組合工藝情況及其優(yōu)缺點(diǎn)，然 后從中選出 2個(gè)較為可行的方法進(jìn)行比較，選取合適的一個(gè)作為處理工藝流程并進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算。視原水水質(zhì)情況，如堿度不足，采取預(yù)調(diào)堿度方法進(jìn)行本工藝處理；若溫度差別不大，運(yùn)行參數(shù)可不做調(diào)整，若溫度差別較大，視具體情況而定。只要投加占厭氧池體積 1/3的厭氧污泥菌種，就能夠保證污泥菌種的平穩(wěn)增長(zhǎng)，經(jīng)過(guò) 3個(gè)月的調(diào)試 UASB即可達(dá)到滿負(fù)荷運(yùn)行。另外，隨著微生物量的增加在軟性生物填料 的中間部位形成了污泥團(tuán)，使得傳質(zhì)面積減小。鑒于此，可一采取 階段曝氣措施即多點(diǎn)進(jìn)水，污水沿池長(zhǎng)多點(diǎn)流入生物接觸氧化池以均分負(fù)荷，消除前端缺氧及抑制性物質(zhì)濃度較高的不利影響。 因此當(dāng)采用此工藝處理啤酒廢水時(shí)要遵循下列要求：①采用水解酸化作為預(yù)處理工序時(shí)應(yīng)考慮懸浮物去除措施。這無(wú)形中增加了電器。②由于采用的是內(nèi)循環(huán) UASB反應(yīng)器和氧化溝 工藝串聯(lián)組合的方式，可根據(jù)啤酒生產(chǎn)的季節(jié)性、水質(zhì)和水量的情況調(diào)整 UASB反應(yīng)器或氧化詢處理運(yùn)行組合，以便進(jìn)一步降低運(yùn)行費(fèi)用。 UASB+SBR法處理工藝與水解酸化 +SBR處理工藝相比有以下優(yōu)點(diǎn)：①節(jié)約廢水處理費(fèi)用。 2個(gè)工藝各有其優(yōu)缺點(diǎn)，差異也較大，現(xiàn)將這兩個(gè)工藝方法進(jìn)行比較，從中選取適用的一個(gè)作為該啤酒廠污水處 理的實(shí)際方案。 第四階段為二沉池，對(duì)接觸氧化池的出水進(jìn)行沉淀，從而得到澄清的出水。 第二階段為厭氧生化階段， UASB具有容積負(fù)荷高 ,運(yùn)行成本低 ,占地面積小 ,污泥最少 ,設(shè)備簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn) ,是高濃度有機(jī)廢水前處理的有效處理方法 ,并且 UASB已經(jīng)在傳統(tǒng)形式的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造 ,形成了多種更高效和方便的厭氧發(fā)生器。 SBR處理工藝的特點(diǎn)是集生物降解和終沉排水等功能于一體，與傳統(tǒng)的連續(xù)式活性污泥法 (CFS)相比，可省去沉淀池和污泥回流設(shè)施，具有運(yùn)行穩(wěn)定，凈化效率高，耐沖擊負(fù)荷，避免污泥膨脹，便于操作管理等特點(diǎn)。因任務(wù)書(shū)中 有規(guī)定場(chǎng)地范圍 為 2021m2。 （ 4）過(guò)柵水頭損失（ h1） 因柵條邊為矩形截面，取 k=3，則 h1=kh0=kε2gV2sinα = ）（ 34 x sin60= 其中ε =β（ s/e） 4/3 h0：計(jì)算水頭損失 k：系數(shù)，格柵受污物堵塞后，水頭損失增加倍數(shù)，取 k=3 ε：阻力系數(shù)，與柵條斷面形狀有關(guān)，當(dāng)為矩形斷面時(shí)β = （ 5）柵后槽總高度（ H） 取柵前渠道超高 h2=，則柵前槽總高度 H1=h+h2=+= m 柵后槽總高 度 H=h+h1+h2=++= m （ 6）格柵總長(zhǎng)度 格柵總長(zhǎng)度 L=L1+L2+++++++176。 C 25 反應(yīng)區(qū)有效深度 h1/m 空塔水流速度 u/(m/h) ≤ 空塔沼氣上升速度 ug/(m/h) ≤ 污泥層高度 /m — 沼氣產(chǎn)率 /（ m3/ kgCOD（去除）） 污泥產(chǎn)率 /（ kg TSS/kgCOD（去除）） UASB 反應(yīng)器的有效容積 V有效： V 有效 =Q（ CoCe） /Nv=2200x(1200400)x103/4=440(m3) 式中 Q設(shè)計(jì)處理量， 2200m3/d； Co， Ce進(jìn)出水 COD 的濃度， mg/l； NvCOD 容積負(fù)荷， kgCOD/（ m3 *d）。配水管中心距池底一般為 2025cm，配水管的直徑最好不小于 100mm。 r沼氣產(chǎn)率， m3/ kgCOD （ 4）布水器配水壓力計(jì)算 H4=h1+h2+h3 ，其中布水器配水壓力 其中布水器配水壓力最大淹沒(méi)水深h1=； UASB反應(yīng)器水頭損失 h2= mH2O；布水器布水所需自由水頭 h3= mH2O，則 H4= mH2O。 則傾角α =arctan〔 h3/（ bb1）〕 =55176。 = m BD=AD=AB/2cos20176。 所以，該三相分離器可 dg≥ 的沼氣泡，分離效果良好。合理。 池中設(shè)有 8個(gè)單元三相分離 器，出水槽共有 8條，槽寬 bc= 反應(yīng)器流量 q= m3/s，設(shè)出水槽槽口附近水流速度為 ，則 槽口附近水深 hc=（ 8 ） = m，水槽深度取 ，出水槽坡度為 。設(shè)出水渠渠口附近水流速度 則渠口附近水深 ha=（ ） = m 考慮渠深應(yīng)以出水槽槽口為基準(zhǔn)計(jì)算，所以出水渠渠深 ha=+= （ 3）出水管設(shè)計(jì)計(jì)算 UASB反應(yīng)器排水量為 ，選用 DN200鋼管排水，水流速度約為 ，充滿度為 ，設(shè)計(jì)坡度為 。取樣管選用 DN100的鋼管，取樣管設(shè)于距地面 ，配球閥取樣。 d 污泥濃度（ MLSS） X g/L 污泥產(chǎn)率 Y kgVSS/kgBOD5 污泥含磷率 kgTP/kgVSS 需氧量 O2 kgO2/kgBOD5 水力停留時(shí)間 HRT 總處理效率η h % 8h 其中厭氧段 2h 90(BOD5) % 85(TP) SBR周期的設(shè)計(jì) 原始數(shù)據(jù) 項(xiàng)目 COD BOD TP 進(jìn)水水質(zhì) (mg/L) 400 180 去除率 (%) 85 90 85 出水水質(zhì) (mg/L) 60 20 污泥負(fù)荷率： NS取值為 (kg MLSS*d) 污泥濃度和 SVI：污泥濃度采用 3000mgMLSS/L；污泥體積系數(shù) SVT采用 100 反應(yīng)周期數(shù)： SBR周期數(shù)采用 T=8h，反應(yīng)器 1d內(nèi)周期數(shù)： n=24/8=3 周期內(nèi)的時(shí)間分配 反應(yīng)池?cái)?shù) N=4 進(jìn)水時(shí)間： T/N=8/4=2h 攪拌時(shí)間： 反應(yīng)時(shí)間： 靜沉?xí)r間： 排水檢修時(shí)間： 1h 周期進(jìn)水量： Q0= 24NQT = 24x42200x8 =185m3 SBR有效容積的計(jì)算 （ 1）反應(yīng)池有效容積： V1=500XNSNQ = =445m3 第 29 頁(yè)，共 38 頁(yè) （ 2）反應(yīng)池最小水量： Vmin=V1Q0=445－ 185=260m3 （ 3）反應(yīng)池中污泥體積 Vx=6 =610 45100x3000x4=134 m3 Vmin＞ Vx，符合要求 （ 4）校核周期進(jìn)水量 周期進(jìn)水量應(yīng)滿足下式： Q0＜ (1)V=(1610100x3000)x445= m3， Q0=185m3，符 合要求 單座反應(yīng)池尺寸的確定 SBR的有效水深取 5m，超高 ，則 SBR總高為 SBR的面積為： 445/5=89m2 設(shè) SBR的長(zhǎng)寬比約為 2:1，則 SBR的池寬為 7m，池長(zhǎng)為 14m SBR反應(yīng)池最低水位為： 260/(7 14)= m SBR反應(yīng)池的污泥高度為： 134/(7 14)= m 可見(jiàn)， SBR最低水位與污泥泥位之間的距離為： =，大于 沖層，符合要求。總水頭為 += mH2O。 間歇式污泥濃縮池 . 設(shè)計(jì)參數(shù) 進(jìn)泥濃度： 10g/L 污泥含水率 P1＝。在每根支管上設(shè) 4條配氣豎管，為 SBR 池配氣。 （ 1）確定需氧量 O2 由公式： O2=a’Q(S0Se)+b’XvV 取 a’=， b’=，出水 =20mg/L， XV=fX= 3000=2100mg/L= V=4V1=4 445=1780m3 代入數(shù)據(jù)可得需氧量： O2= 2200 (18020)/1000+ 1780=777kgO2/d 供氧速度： R= O2/24=777/24= kgO2/h （ 2）供氣量的計(jì)算 采用 SX— １型曝氣器，曝氣口安裝在距池底 ，淹沒(méi)深度為 ，計(jì) 算溫度取 250C，性能參數(shù)為： EA=8%， EP=2kgO2/kWh，服務(wù)面積： 13m2，供氧能力：20～ 25m3/(h. 個(gè) )，氧在水中飽和溶解度為： CS(20)=， CS(25)=擴(kuò)散器出口處絕對(duì)壓力為： Pb=P0+ 103H= 105+ 103 = 105Pa 空氣離開(kāi)反應(yīng)池時(shí)氧的百分比為： 反應(yīng)池中的溶解氧的飽和度： 第 30 頁(yè)，共 38 頁(yè) 取 α =， β =,C=2， ρ =1,則 20℃時(shí)脫氧清水的充氧量： =52)x1 .0241x1 ( 32. 4x1 = kgO2/h 供氣量： GS=A = =2050m3/h= m3/min （ 3）布?xì)庀到y(tǒng)的計(jì)算 反應(yīng)池的平面面積： 6 12 4=288m2，每個(gè)擴(kuò)散器的服務(wù)面積取 2 m2，則需288/2=144個(gè) ,每個(gè)池子需 36個(gè)。為了延長(zhǎng)反應(yīng)器的使用壽命，在反應(yīng)器上部 3m以上池壁用玻璃鋼防腐，三相分離器所有裸露的鋼材部位用玻璃鋼防腐。 （ 2）水封罐的設(shè)計(jì)計(jì)算 水封罐的作用是控制三相分離器的集氣室中氣液兩相的界面高度，保證集氣室出氣管在反應(yīng)器運(yùn)行過(guò)程中不被淹沒(méi)，運(yùn)行穩(wěn)定并將沼氣及時(shí)排出反應(yīng)器，以防止浮渣堵塞等問(wèn)題的發(fā)生。 設(shè)計(jì) 90176。則反應(yīng)器內(nèi)污泥總量 M=S h1ρ 1+ S h2ρ 2+ S h3ρ 3=100（ +2 + ） =5752kgSS （ 2） BOD污泥負(fù)荷 污泥負(fù)荷表示反應(yīng)器內(nèi)單位質(zhì)量的活性污泥在單位時(shí)間內(nèi)承受的有機(jī)質(zhì)質(zhì)量。 =，則進(jìn)水縫中水流速度應(yīng)該滿足ν ,否則水流把氣泡帶進(jìn)沉淀區(qū)。 = m CD=BCsin30176。 （ 3） 氣液分離設(shè)計(jì) 第 24 頁(yè)，共 38 頁(yè) 如圖所示：設(shè)傾角β =60176。 （ 1） 沉淀區(qū)的設(shè)計(jì) 與短邊平行，沿長(zhǎng)邊布置 3 個(gè)集氣罩， 構(gòu)成 2 個(gè)分離單元，則一共設(shè)置 8 個(gè)三相分離器 。 本設(shè)計(jì)中進(jìn)水總管管徑取 150mm，流速約為 。 則表面積 A=Q/V=, 取 120 m2. 有效高度 h1=440/120=(m) 擬建 4個(gè)相同的池子（便于管理與維護(hù)），單池面積 f=120/4=30(m2) 設(shè) L： B≈ 1： 1（長(zhǎng)